Лазерный и фрезерный станки: сравнение и выбор для резки

• Обзор лазерных и фрезерных станков для резки
• Технология лазерной резки с применением числового программного управления
• Почему выбирают лазерную резку: ее достоинства
• Какие материалы режут лазерным станком?
• Механизм работы фрезерного станка с ЧПУ 
• Какие материалы подходят для фрезерной обработки?
• Выводы
• Вопросы и ответы

При изготовлении деталей вопрос выбора между лазерными и фрезерными аппаратами для резки остается ключевым. Для подбора аппарата требуется понимание сильных и слабых сторон обоих типов, а также верное определение целей и обрабатываемого сырья.

Обзор лазерных и фрезерных станков для резки

Сравнительные характеристики фрезерных и лазерных аппаратов

Характеристика	Фрезерные станки	Лазерные резаки
Обрабатываемые материалы	Широкий спектр: металлы (включая цветные), разные виды пластика, ПВХ, дерево (включая фанеру), плексиглас, камень, а также композитные материалы. Ограничение: Не подходит для резины из-за особенностей механической резки.	Универсальны: металлы (особенно тонколистовые), сплавы, резина, керамика, пластик, кожа, текстиль и др. Ограничение: ПВХ обрабатывать не рекомендуют из-за выделения вредных газов.
Толщина материала	Предназначены для обработки материалов разной толщины, включая толстолистовые: фрезерные станки обеспечивают надежную и точную резку толстых заготовок. Ограничение: не подходят для обработки очень тонких или деликатных материалов, где точность реза может быть снижена.	Идеальны для маленьких деталей и тонких листов, требующих высокой точности. Ограничение: максимальная толщина резки металлического листа обычно ограничена 20 мм, а для толстых материалов требуются мощные лазеры.
Обработка краев	Обеспечивают качественный и относительно ровный рез: Кромки реза имеют хорошую геометрию, но могут потребовать дополнительной обработки для достижения идеальной гладкости по сравнению с лазером.	Гарантируют высококачественный и гладкий рез: Лазер не обугливает края, что обеспечивает более чистую и точную обработку. Качество кромок часто превосходит фрезерную обработку, особенно для сложных контуров.
Производственные отходы	Образуют стружку и пыль: требуется обязательное использование аппаратов для отвода и удаления производственных отходов, а также соблюдение правил безопасности.	Практически не образуют отходов: лазер не оставляет стружки или пыли, поэтому при ней не нужна дополнительная очистка и утилизация отходов.
Инструменты	Требуют разнообразия насадок и инструментов: для обработки разных материалов и выполнения операций необходимы разнообразные фрезы	Универсальны и не требуют частой смены оснастки: лазерная резка использует сфокусированный луч.

Технология лазерной резки с применением числового программного управления

Лазерный станок использует сфокусированный луч высокой мощности как инструмент для обработки сырья. Процесс начинается с генерации излучения, которое затем проходит через систему оптических элементов (линзы, зеркала), формирующих мощный и узкий луч. 

Этот сфокусированный луч направляется на поверхность заготовки, и его энергия вызывает локальный нагрев материала до температуры плавления или испарения. Для эффективного удаления расплавленных или испаренных частиц из зоны реза, используют газ под высоким давлением (чаще всего – сжатый воздух, азот или кислород), который выдувает остатки, обеспечивая чистый и точный рез. 

Резка лазером характеризуется малой зоной термического влияния от 0,1 до 0,3 мм. Это значит, что нагреву подвергается очень узкая область вокруг реза, минимизируя деформацию и сохраняя структурную целостность материала. ЗТВ зависит от режимов резки и свойств сырья.

Почему выбирают лазер: его достоинства

Гибкость и меньшее время настройки

Лазер позволяет значительно быстрее переходить от обработки одного материала к другому. Это сокращает время наладки и снижает цену установки оборудования. Лазерные резаки обрабатывают диапазон толщин сырья от 0,5 мм и более. Это позволяет эффективнее использовать сырьё, уменьшить отходы и избежать брака, повышая общую экономичность производства. Благодаря высокой скорости резки, лазер делает больше заготовок за меньшее время. Это увеличивает производственные мощности и сокращает производственный цикл.

Точность и эффективность обработки

В сравнении с фрезерными станками, лазер более точен в работе с кромками заготовок. Луч лазера быстро и просто создает даже геометрически сложные и мелкие контуры. При этом не нужна дополнительная механическая обработка, так как лазер автоматически делает гладкий и чистый рез.

Фрезерная обработка зачастую требует дополнительных операций, например, механическую полировку для сглаживания кромок.

Легкая интеграция в производство 

Лазерное оборудование для резки легко интегрировать в уже производственные линии из-за компактности и гибкости. Это позволяет быстро адаптировать производство под новые задачи и уменьшить время на внедрение нового оборудования.

Бесконтактная обработка

В отличие от фрезерных станков с ЧПУ, резка лазером является бесконтактным методом обработки. С ней не нужна дополнительная фиксация листа, что упрощает работу и позволяет избежать деформации. При фрезеровании применяют удерживающие механизмы, такие как вакуумные столы, которые ограничивают гибкость обработки. Лазерные резаки разрезают заготовку без механического воздействия, исключая повреждение и коробление кромки. Даже при глубоких резах заготовка вокруг не повреждается.

Фрезерные станки показывают ограниченную производительность при обработке маленьких деталей.

Какие материалы режут лазерным станком?

Лазерная резка — эффективный метод работы с сырьем, которое хорошо поглощает лазерную энергию. Но следует учитывать, что обработка некоторых видов сырья требует дополнительных правил безопасности или настроек оборудования. 

Отражающие металлы, например, алюминий может потребовать нанесения защитного слоя или регулировки особых параметров резки, чтобы обеспечить поглощение энергии и предотвратить нежелательное отражение луча. При работе с разным сырьем, рекомендуют предварительное тестирование и точная настройка параметров резки.

Лазерные резаки применяют для работы с:

1. Органическое сырье

• дерево (разные породы, фанера, шпон);
• войлок;
• пробка;
• кожа (натуральная и искусственная);
• латекс;
• резина (следует использовать с мерами предосторожности для удаления дыма);
• картон и бумага (различной плотности);
• текстиль (хлопок, лен, полиэстер, шерсть и др.).

2. Полимеры и пластики

• разные виды пластиков (акрил, полистирол, АБС, поликарбонат и др.).

3.  Металлы:

• темный анодированный алюминий (резка и гравировка).

Механизм работы фрезерного станка с ЧПУ

Обработка фрезером с ЧПУ – это автоматический процесс, управляемый компьютером. Сначала создается цифровая модель детали в программе CAD. После эта модель передается в программу ЧПУ станка. 

Фрезерный станок использует вращающуюся фрезу, чтобы постепенно убирать материал с детали, следуя по заданному контуру. Процесс требует точной настройки параметров работы, таких как скорость, глубина резания и подача. Современные ЧПУ-станки могут иметь до шести осей движения, что позволяет обрабатывать сложные детали. 

Хотя фрезерование с ЧПУ обеспечивает высокую точность, оно связано с расходами на эксплуатацию и техническое обслуживание из-за повреждений и замены инструментов. Лазерные технологии, напротив, более экономичное решение с учетом обслуживания.

Какие материалы подходят для фрезерной обработки?

Фрезерные станки с ЧПУ работают с разным сырьем. Помимо распространенных стали, алюминия, пластика и дерева, они могут обрабатывать такие металлы, как бронзу, чугун, золото, латунь, титан и серебро. Этот список также включает сплавы, например стальные и алюминиевые, а также литые варианты этих металлов.

Выводы

Износ, интенсивное обслуживание, риск поломок — главные недостатки фрезерных станков с ЧПУ. Фрезерование требует регулярной замены инструментов, что увеличивает затраты. Техническое сопровождение выполняется специалистами. Сложность конструкции также добавляет проблем. Лазерная резка, напротив, отличается минимальными эксплуатационными расходами и низкими требованиями к обслуживанию.